[发明专利]汽车怠速起停系统及复合电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车控制系统，尤其涉及一种汽车怠速起停系统（Idling Stop and Start System，简称ISS）及复合电源。

背景技术

能源枯竭，石油价格不断攀升、全球气候环境不断恶化，更加突出了汽车产品开发中节能环保技术是当今全球汽车业所面临的重大技术挑战。通过取消停车怠速、消除怠速油耗、排放和噪声，进而达到节能减排降噪，效果显著，特别对于城市用车，效果更加明显。

在城市中，由于人口和车辆集中，造成车速低、油耗高、排放与嗓声严重等问题。特别对于城市公共汽车，由于城区公共汽车停靠的站点多，站与站之间的距离短。再者，城区交通拥挤，行驶时速不高，红绿灯多，起步和停车十分频繁，引擎产生的较多牵引能量在制动过程中以摩擦生热的形式消耗掉了。长时间的停车工况，使引擎长时间地处于高耗油率的怠速运转状态，不仅消耗燃料，而且排放废气污染环境。

鉴于此，业界近年来开发一种汽车怠速起停系统，以减低车辆引擎排放，提高燃油经济性。在目前的汽车怠速起停系统中，如同传统汽车的启动方式，汽车的启动是通过启动电机实现的，启动电机由蓄电池供电。由于汽车启动机是短时间工作的电机，启动频繁，启动电流大，因此启动电机不可以长时间连续工作，一般就几秒钟，但是启动电机的大的工作电流对蓄电池损害巨大，会大大缩短蓄电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车怠速起停系统及复合电源，以解决现有技术存在的蓄电池容易受到损害的问题。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供一种汽车怠速起停系统，包括：储能单元，用于存储和输出电能；启动电机，包括电动机工作模式和发电机工作模式，连接于汽车的引擎；电机驱动器，连接于启动电机；电力电子变换器装置，与储能单元连接和电机驱动器连接；汽车状态监测装置，用于检测作为判断汽车是否满足启动、正常运行、怠速停止、或停止的状态的参数；电子控制单元，与电机驱动器、所述汽车状态监测装置、电力电子变换器装置、启动电机、电机驱动器、储能单元通信连接，用于根据所述汽车状态监测装置检测到的参数，判断汽车是否处于启动、正常运行、怠速停止、或停止的状态，以通过汽车的引擎控制器控制引擎的运转、控制电机驱动器的运转、控制电力电子变换器装置的操作、以及控制储能单元和启动电机之间的能量转移。

其中储能单元包括蓄电池和超级电容，且电力电子变换器装置连接在储能单元的蓄电池和超级电容之间。

其中，电子控制单元通过所述汽车状态监测装置提供的参数控制：汽车处于启动状态时，启动电机处于电动机工作模式，储能单元的超级电容通过电力电子变换器装置和电机驱动器向启动电机提供能量，电机驱动器驱动启动电机，继而启动电机带动并经由引擎控制器控制汽车的引擎工作，以实现汽车启动；汽车处于正常运行状态时，启动电机处于发电机工作模式，且启动电机将汽车的引擎所产生的能量通过电机驱动器和电力电子变换器装置输送给储能单元中的蓄电池，以使蓄电池充电；当汽车处于怠速停止状态时，通过汽车的引擎控制器停止汽车的引擎工作，启动电机处于发电机工作模式并将汽车在停止制动时产生的能量通过电机驱动器和电力电子变换器装置传输给储能单元中的超级电容，以对超级电容充电；当汽车处于停止状态时，蓄电池通过电力电子变换器装置对超级电容充电，以使超级电容在充电后供汽车启动使用。

为了实现上述目的，在本发明的第二个方面，本发明提供的复合电源包括：储能系统，用于存储和输出电能，且包括耦接的蓄电池和超级电容；电力电子变换器装置，与蓄电池和超级电容连接，用于蓄电池和超级电容之间的电压变换以及蓄电池和超级电容与外界之间电压变换。

本发明的有益效果如下。

基于本发明的储能单元采用超级电容与蓄电池组合，借此利用超级电容功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、启动电流大的特性，可以支持启动电机频繁启动，且避开大电流对蓄电池的影响，从而不会缩短蓄电池的寿命。

此外，由于超级电容放电快且启动电流大，从而将大功率能量提供给启动电机，从而可以实现汽车的快速启动。

此外，由于超级电容功率密度高，可以有效地存储汽车处于怠速停车状态时处于发电机工作模式下的启动电机提供的大功率能量，从而减低汽车引擎的排放，提高了燃油的经济性。

附图说明

图1为本发明的汽车怠速起停系统的结构框图；

图2为本发明的复合电源的电路拓扑结构图；

图3为本发明的电机驱动器的电路结构图。

附图标记和部件的对应关系为：